DE1815694C2 - Elektrodynamisches Wandlersystem - Google Patents
Elektrodynamisches WandlersystemInfo
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- DE1815694C2 DE1815694C2 DE19681815694D DE1815694DA DE1815694C2 DE 1815694 C2 DE1815694 C2 DE 1815694C2 DE 19681815694 D DE19681815694 D DE 19681815694D DE 1815694D A DE1815694D A DE 1815694DA DE 1815694 C2 DE1815694 C2 DE 1815694C2
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Description
Die foute am häufigsten für Lautsprecher und Mikro- Sprechersystemen erzielt. Wegen des Fehlens einer
föne verwendeten elektroakusüschen Wandler arbeiten Feder und der damit verbundenen geringen Trägheit
nach dem elektrodynamischen I'rinzip. Sie enthalten des Systems wird eine sehr viel größere Amplitudeneine
zylindrische Schwingspule im Luftspalt eines treue erzielt, d. h. die Membranschwingung ist gegen-Permanentmagneten.
Die der Schwingspuie zugeführte 5 über der erregenden Niederfrequenzschwingung nur
elektrische Leistung wird über eine Konusmembran in sehr wenig verzögert. Ein weiterer Vorteil besten t darin,
Sd.alleistung umgewandelt. daß auf Grund der elektromagnetischen Eigendämp-
Bekanntiich bilden die bewegbaren Teile, d. h. fung keine Überschwingungen mehr auftreten. Bei den
Schwingspule und Konusmembran, ein Schwingungs- herkömmlichen Lautsprechersystemen ist z. B. nicht
system mit ausgeprägter Resonanzfrequenz, di; vor- 10 zu vermeiden, daß beim mechanischen Arslenken und
wiegend von der Masse des schwingenden Systems anschließenden Freigeben der Membran diese um die
und der Rückstell- bzw. Federkraft abhängt. Unter- Ruhelage abschwingt. Derartige Nachteile werden
halbder Resonanzfrequenz ist die abgestrahlte Leistung bei einer elektromagnetischen Rückführung vollim
wesentlichen von der Rückstellkraft, oberhalb der kommen vermieden. Durch die erfindungsgemäße
Resonanzfrequenz im wesentlichen von der Masse 15 elektromagnetische Rückführung erhält man sowohl
abhängig. eine gute Proportionalität zwischen der Amplitude
Ein Nachteil der herkömmlichen elektrodynamischen des erregenden Niedsrfrequenzstroms und der mecha-Lautsprecher
besteht darin, daß die Resonanzfrequenz nischen Schwingungsamplitude als auch eine wesentdes
Schwingungssystems Masse/Feder im allgemeinen liehe Vergrößerung der Schwingungsamplitude bei
zwischen IGO U-. 1200 Hertz liegt. Zu tiefen Frequenzen ao niedrigen Frequenzen im Vergleich zu bekannten
hin nimmt die mechanische Schwingungsamplitude Lautsprechersystemen.
stark ab. Aus diesem Grunde ist man bemüht, die Ein weiterer wesentlicher Vort " ^er Erfindung
Resonanzfrequenz des mechanischen Schwingungs- besteht darin, daß die bekannte üiwchung für die
systems möglichst klein zu machen, was jedoch mit viel Schwingungsamplitude (Amplitude gleich eingespeiste
Aufwand verbunden ist und wegen der Forderung 15 elektrische Leistung dividiert durch das Produkt aus
D < m (D Federkraft, m ^= Masse) andere Nach- der Masse und dem Ouadrat der Kreisfrequenz) nahezu
teil; mit sich bringt. Mit sehr teuren und großen Laut- ideal erfüllt wirü. Bis herab zu mindestens 15 Hertz
•Sprechern können heute zwar auch tiefe Frequenzen läßt sich in der Meßkurve kein Abfäll άζτ Amplitude
mit ausreichender Amplitude übertragen werden, doch feststellen.
wi.d t;abci de; Amnlitudengang ctei Originaltons durch 30 Die erfindtngsgemäßen Wandlersysteme eignen
die Aus- und Einschwingvorgänge stark verzerrt. sich, in Lautsprechern angewendet, insbesondere zur
Zur Verbesserung der h^rköm ,'liehen Lautsprecher- naturgetreuen Wiedergabe von Musik,
systeme ist bereits trekann*, Vi ;i Schwingspulen und Auße· den weiter oben erwähnten bekannte.!
systeme ist bereits trekann*, Vi ;i Schwingspulen und Auße· den weiter oben erwähnten bekannte.!
zwei Magneteinheiten zu verwenden, wobei die eine Wandlersystemen sind zwar noch weitere Wandler
Schwingspule, die sich mit der zugehörigen Magnet- 35 mit zwei Schwingspu'en bekannt. Beispielsweise zeigt
einheit vor der Membran befindet, eine Gegen- die französische Patentschrift 970 283 einen Wandler
kopplungsspannung liefert. Mit dieser Spannung soll mit einem Doppelkonus mit j einer Schwingspule an
die Verstärkung gesteuert und damit eine Lineari- de' beiden Spitzen, wobei de^ Doppelkonus nicht in
sierung des Frequenzgangs erreicht werden. Den durch der Mitte aulgehängt, sondern in einem Zylinder
die Feder bedingten Abfall der Schwingungsamplitude 4° gleitend geführt ist, um die Wiedergabetreue zu erumerhalb
der Resonanzfrequenz kann man auf dfcise höhen, während in der USA.-Patentschrift 1 992 300
Weise jedoch nicht kompensieren. eine Lautsprecheranordnung beschrieben ist» deren
Bei einer anderen bekannten Lautspnxherform ist beide Schwin^ ipuien übermäßige EiwtnüBngcn verdie
Schwingspule mit Eisenpulver bestreut, um die meiden sollen. Bei beiden Anordnungen sind zur
Federrückführung durch eine permanentmagnetische 43 Mittenzentrierung jedoch die üblichen Mittel, z. B.
Rückführung zu ersetzen. Dieses System hat sich je- Federn, notwendig. Auch diese bekannten Anorddoch
nicht bewährt, da wegen der Streuung des nungen weisen Jäher trotz der beiden Schwingspulen
Magnetfeldes an den Rändern des Permanentmagneten keine elektromagnetische Mittenzentrierung auf, so
die rücktreibenden Kräfte stark abnehmen, so daß daß dort die erfindungsgemäßen Vorteile nicht erzieieine
sichere Rückführung bei größeren Amplituden 5» bar sind,
nicht mehr möglich ist. Zur Rückführung der Lautsprechermembran in die
nicht mehr möglich ist. Zur Rückführung der Lautsprechermembran in die
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Ruhetege wird gemäß einem bevorzugten Ausführungshil
V/uJ hiT bi fck d fi i SkP
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einen eiekiromechaniitlicn V/anuJci z.u achaiTcn, bei fccispki der Erfindung si g
dem mit einfachsten Mitteln erreicht v/ird, daß auch Anordnung verwendet, wobei die Richtung der Rückbei sehr kleinen Frequenzen eine ausreichende Ampli- 55 Stellkraft dura, lie Richtung eines durch die Spulen tude abgestrahlt wird und daß im gesamten Hör- fließenden konstanten Gleichstroms sowie eine Infrequenzbereich bei konstanter Schnelle (Auslenk- homogenität des Magnetfeldes und/oder eine ungleichamplitude χ Frequenz) eine gute Proportionalität förmige Wicklungsdichte der Spulen festgelegt wird zwischen Auslenkamplitude und Steuerstromamplitude Eine Ausführungsform, bei der zwei mechanisch
dem mit einfachsten Mitteln erreicht v/ird, daß auch Anordnung verwendet, wobei die Richtung der Rückbei sehr kleinen Frequenzen eine ausreichende Ampli- 55 Stellkraft dura, lie Richtung eines durch die Spulen tude abgestrahlt wird und daß im gesamten Hör- fließenden konstanten Gleichstroms sowie eine Infrequenzbereich bei konstanter Schnelle (Auslenk- homogenität des Magnetfeldes und/oder eine ungleichamplitude χ Frequenz) eine gute Proportionalität förmige Wicklungsdichte der Spulen festgelegt wird zwischen Auslenkamplitude und Steuerstromamplitude Eine Ausführungsform, bei der zwei mechanisch
besteht. 60 gekoppelte, die gleiche Achse aufweisende, in Topf-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- magneten angeordnete Spulen vorgesehen sind und
löst, daß bei einem elektrodynamischen Wandler- bei der die auf die Spulen ausgeübten elektromagnesystem
die Ruheiage der Membran mit Hilfe zweier tischen Ktaftö in der Euhslags entgegengesetzt gkich
mechanisch gekoppelter Spulen durch elektromagnet groß, in allen anderen Stellungen der Spulen zwar
tische Kräfte festgelegt ist. 65 ebenfalls entgegengesetzt gerichtet, jedoch au! Grund
Bei einer elektromagnetischen Rückführung bzw. der inhomogenen Feldvcieilung in den Topfmagnsteii
Zentrierung tier Membran in die Ruhelage werden verschieden groß sind, oietet den Vorteil, daß die in
erhebliche Vorteile gegenüber den bekannten Laut- den Topfmagneten zwangläufig vorhandene Verteilung
3 4 ]
des Magnetfeldes ausgenutzt werden kann, ohne daß weisen kann. Der Hohlkörper kann auch νrrugsweise
man beispielsweise die Dicke der Luftspalte mittels selbst als Membran dienen. }
geeignet ausgebildeter Polschuhe oder die Wicklungs- Beirr. Ausführungsbeispiel nach Λ b b. 2 sind zwei \
dichte der Spulen, d. h. die Zahl der Wicklungen pro Schwingspule-Permanentmagnet-Anordnungen 8, 9 j
Längeneinheit, ändern müßte. 5 verwendet, die durch eine Stange 10 verbunden und se J
Bei Verwendung eines oder mehrerer Topfmagnete angeordnet sind, daß sie die gleiche Symmetrieachst |
in Kombination mit Schwingspulen kann man ent- besitzen und zum Symmetriezentrum hin geöflnet sind. · j
weder eine weitere, mit der Membran verbundene, Auf der Stange 50 ist eine Membran 11 gleitend ge- \
getrennt von uer Zentriervorrichtung angeou nete, im lagert. Zwei Schwingspulen 12, 13 können sich in den j;
Feld eines weiteren Topfmagnets bewegbare Schwing- io ringförmigen Luft>
allen L1, L2 der Permanentmagnete
spule für den Niederfrequenzstrom vorsehen oder den bewegen und sind über an der Membran Il befestigte ;
Niederfrequenzstrom derart dem ute Ruckführung SU-ngen 16, 17 oder einen Hohlzylinder od. dgl. starr
in die Ruhelage bewirkenden Gleichstrom überlagern, miteinander verbunden. Die Membran U bewegt sich
daß die den beiden Spulen durch den Nie-Jciirequerz- folglich im gleichen Rhythmus wie die Schwin [,spulen
strom aufgeprägten Kräfte ein Hin- ut«J ^erschwingen 15 12, 13 hin und her.
der Spulen im Rhythmus der Nieik^V^enz zur Folge Da bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen
haben. die Lautsprechermembran nur an den Schwingspulen Die Membran kann r· ! αετ* beschriebenen Aus- befestigt ist und niit diesen hin- und herschwingt, ist
führungsformen entweder u. .kt an den Spulen oder die bei den herkömmlichen Lautsprechersystemen
an einem d -i Spulen-Permanentmagnet-Anordnungen 20 durch Federkraft bewirkte Rückstellung nicht möglich,
umgebenden Hohlkörper befesügt sein, der seinerseits Im Gegensatz zu den bekannter Vandlern wird daher
mit den Spulen starr verbunden ist oder aus einem erfindungsgemäß die Rückstellung r*»r Membran bzw.
solchen Hohlkörper bestehen. Die freien Enden der der Schwingspulen in die Ausgangstage durch elek-Membranen
werden durch enge Toleranzen zur Um- tromagnetische Kräfte bewirkt,
gebungsform (z. B. Gehäuse, Schailwand) oder durch 45 In \ b b. 3 ist das Prinzipschaltbild einer Schaltungs-Abdichtung&wülste ohne Federwirkung in Bewegungs- anordnung dargestellt, mittels der sowohl die mecharichtung getrennt. Besonders bevorzugt werden eliip- nische Rückstellung der Membran als auch die A-stische oder kugelförmige Hohlkörper verwendet, die lenkung der Membran im Rhythmus des Niedersich dann im Vergleich zu konusförmigen Trichtern frequenzstromserreichtwird. Die Schaltungsanordnung eine wesentlich weniger starke Schallbürdelung ergibt. 30 läßt sich in Kombination mit den in Abb.! und 2 Die Erfindung wird nun auch an Hand der Ab- dargestellten Ausführungsbeäspielen verwenden, indem bildungen ausführlich beschii "ben, wobei alle aus der die mit ΕΧΛ bzw. A1,. bezeichneten Arschlüsse mit den Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden ebenfalb mit £,., bzw. ΑιΛ bezeichneten Anschlüssen Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe der Schwingspulen (vgl. A b b. 1 und 2) verbunden im Sinne der Erfindeng beitragen könren und mit dem 35 werden. Gemäß A b b. 3 sind die Anschlüsse ElA kurz-"Wiilen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenom- geschlossen und mit dem negati en Pol einer Batterie men wur ten. verbunden. Die Anschlüsse A1., der beiden Spulen sind A b b. 1, 2, 4 und 6 zeigen erfindungsgemäße Aus- an den Kollektor je eines Transistors ode.· Transistorführungsbeispiele der Spulen-Permanenlmagnet-An- paares 20, 21 angeschlossen, an deren Emittern der Ordnung; 40 positive Pol der Batterie liegt. Die Basiselektroden der A b b. 3 und 5 zeigen erfinJungsgemäße Schaliungs- Transistoren 20, 21 sind über die Sekundärwicklung anordnungen zum Beirieb der is AbbJ bis 4 dar- eines Transformators 22 miteinander verbunden, über gestellten Lautsprechersysleme. den die Niederfrequenz cingcäpeiäi ^ird. Die Mittel-Gemäß A b b. 1 enthält ciue erßndungsgemäße anzapfung der Sekundärspille liegt wechselspannungs-Lautsprecheranordnung zwei symmetrische Schwing- 45 mäßig mit einem Kondensator C am neutralen Mittelspule-Ptrmanentmagnet-Anordnungen 1 und la. Die punkt der Batterie. Die RuhestromeinsteHung erfolgt Permanentmagnete bestehen aus Topfmagneten mit durch Einstellung der Basisvorspannungen mit Hilfe gleicher Achse, die mit ihren Grundflächen andnsnäer- zweier Widerstände R1 und Rt.
grenzen *>der einander mit Abstand gegenübergestellt Im Ruhezustand liegen die Schwingspulen bei den sind, so daß sie beide nach außen geöffnet sind. Die s° Ausiührungsbeispieler nach A b b. 1 und 2 symme-Magnete sind an Zentrierachsen Z, la befestigt, die trisch in den Luftepalten L1, Lx der Topfmagnete. Die β« ihren freies Had?» fest eingespannt werden. In den Spulenlänpe ist vorzugsweise etwas größer als die rir.gfönriigtn Luftspalten Lx und Lx zwischen Joch und Länge dci PcJSSchss der Topfmagnete. so daß sich Kern eines jeden Topfmagnets können sich zwei die Spu'encnden jeder Spule bereits etwas im in-Schwingspulen S, 6 bewegen. Dk Schwingspulen 5, 6 55 homogenen Magnetfeld der Topfmagneten befinden, sind übsr einen beispielsweise elliptischen oder kugel- Beim rtetrieb der beschriebenen Lautsprecherformigen Hohlkörper 7 starr miteinander verbunden. anordnung muß der von der Batterie gelieferte Gleich-D;r Hohlkörper 7, der die Schwingspule-Permanent- strom so durch die Schwingspulen fließen, daß die eine maijssst-Anordnungen 1, la umgibt, ist auf den Zen- Schwingspule in der einen Richtung (in A b b. 1 beitrierachser, 2, la gjshend gelagert und bewegt sich So spielsweise die rechte Spule nach zjehts) und di; andere folglich im Rhythmus der Schwingspulen hin und her. Schwingsp-üe in der entgegengesetzten Richtung (in Bas Gleitlager muß reibungslos und ohne ?eder- A b b. 1 beispielsweise die linke Spule nach links} auswirkung sein. Besonders günstig iss es, am Hohlkörper gelenkt wird, in diesem Falls hat der Gleichstrom, Gummistrümpfe anzubringen, die sich bei Bewegung solange sich beide Schwingspulen in der Mittellage der Zentrierachsf in deren Längsrichtung abrollen. 65 befinden, keinerlei Wirkurig, d. h., eine Vergrößerung Am Ho örper 7 is» in an sich beliebiger Weise die. oder Verkleinerung des Gleichstroms oder das Einnicht dargestellte Lautsprechermembran befestigt, die und Ausschalten der Batterie haben keinerlei Auseine beliebige, dem Einzelfall angepaßte Form auf- lenkung der mechanisch verbundenen Spulen zur
gebungsform (z. B. Gehäuse, Schailwand) oder durch 45 In \ b b. 3 ist das Prinzipschaltbild einer Schaltungs-Abdichtung&wülste ohne Federwirkung in Bewegungs- anordnung dargestellt, mittels der sowohl die mecharichtung getrennt. Besonders bevorzugt werden eliip- nische Rückstellung der Membran als auch die A-stische oder kugelförmige Hohlkörper verwendet, die lenkung der Membran im Rhythmus des Niedersich dann im Vergleich zu konusförmigen Trichtern frequenzstromserreichtwird. Die Schaltungsanordnung eine wesentlich weniger starke Schallbürdelung ergibt. 30 läßt sich in Kombination mit den in Abb.! und 2 Die Erfindung wird nun auch an Hand der Ab- dargestellten Ausführungsbeäspielen verwenden, indem bildungen ausführlich beschii "ben, wobei alle aus der die mit ΕΧΛ bzw. A1,. bezeichneten Arschlüsse mit den Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden ebenfalb mit £,., bzw. ΑιΛ bezeichneten Anschlüssen Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe der Schwingspulen (vgl. A b b. 1 und 2) verbunden im Sinne der Erfindeng beitragen könren und mit dem 35 werden. Gemäß A b b. 3 sind die Anschlüsse ElA kurz-"Wiilen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenom- geschlossen und mit dem negati en Pol einer Batterie men wur ten. verbunden. Die Anschlüsse A1., der beiden Spulen sind A b b. 1, 2, 4 und 6 zeigen erfindungsgemäße Aus- an den Kollektor je eines Transistors ode.· Transistorführungsbeispiele der Spulen-Permanenlmagnet-An- paares 20, 21 angeschlossen, an deren Emittern der Ordnung; 40 positive Pol der Batterie liegt. Die Basiselektroden der A b b. 3 und 5 zeigen erfinJungsgemäße Schaliungs- Transistoren 20, 21 sind über die Sekundärwicklung anordnungen zum Beirieb der is AbbJ bis 4 dar- eines Transformators 22 miteinander verbunden, über gestellten Lautsprechersysleme. den die Niederfrequenz cingcäpeiäi ^ird. Die Mittel-Gemäß A b b. 1 enthält ciue erßndungsgemäße anzapfung der Sekundärspille liegt wechselspannungs-Lautsprecheranordnung zwei symmetrische Schwing- 45 mäßig mit einem Kondensator C am neutralen Mittelspule-Ptrmanentmagnet-Anordnungen 1 und la. Die punkt der Batterie. Die RuhestromeinsteHung erfolgt Permanentmagnete bestehen aus Topfmagneten mit durch Einstellung der Basisvorspannungen mit Hilfe gleicher Achse, die mit ihren Grundflächen andnsnäer- zweier Widerstände R1 und Rt.
grenzen *>der einander mit Abstand gegenübergestellt Im Ruhezustand liegen die Schwingspulen bei den sind, so daß sie beide nach außen geöffnet sind. Die s° Ausiührungsbeispieler nach A b b. 1 und 2 symme-Magnete sind an Zentrierachsen Z, la befestigt, die trisch in den Luftepalten L1, Lx der Topfmagnete. Die β« ihren freies Had?» fest eingespannt werden. In den Spulenlänpe ist vorzugsweise etwas größer als die rir.gfönriigtn Luftspalten Lx und Lx zwischen Joch und Länge dci PcJSSchss der Topfmagnete. so daß sich Kern eines jeden Topfmagnets können sich zwei die Spu'encnden jeder Spule bereits etwas im in-Schwingspulen S, 6 bewegen. Dk Schwingspulen 5, 6 55 homogenen Magnetfeld der Topfmagneten befinden, sind übsr einen beispielsweise elliptischen oder kugel- Beim rtetrieb der beschriebenen Lautsprecherformigen Hohlkörper 7 starr miteinander verbunden. anordnung muß der von der Batterie gelieferte Gleich-D;r Hohlkörper 7, der die Schwingspule-Permanent- strom so durch die Schwingspulen fließen, daß die eine maijssst-Anordnungen 1, la umgibt, ist auf den Zen- Schwingspule in der einen Richtung (in A b b. 1 beitrierachser, 2, la gjshend gelagert und bewegt sich So spielsweise die rechte Spule nach zjehts) und di; andere folglich im Rhythmus der Schwingspulen hin und her. Schwingsp-üe in der entgegengesetzten Richtung (in Bas Gleitlager muß reibungslos und ohne ?eder- A b b. 1 beispielsweise die linke Spule nach links} auswirkung sein. Besonders günstig iss es, am Hohlkörper gelenkt wird, in diesem Falls hat der Gleichstrom, Gummistrümpfe anzubringen, die sich bei Bewegung solange sich beide Schwingspulen in der Mittellage der Zentrierachsf in deren Längsrichtung abrollen. 65 befinden, keinerlei Wirkurig, d. h., eine Vergrößerung Am Ho örper 7 is» in an sich beliebiger Weise die. oder Verkleinerung des Gleichstroms oder das Einnicht dargestellte Lautsprechermembran befestigt, die und Ausschalten der Batterie haben keinerlei Auseine beliebige, dem Einzelfall angepaßte Form auf- lenkung der mechanisch verbundenen Spulen zur
Folge, Werden «jdie beiden Spulen jedoch durch ^aß, die ,Übertragungsyerhältnisse optimal sind, d. h.,
mechanische ^Ersch^ zwischen der
ihrer S^^^'^^^ß^^^^^^^if^^M^^6 :i^W^^M0&ßr^0^^en *iiederfrequenzstroms und
Wirkung- ^^ß^^iii^^Wl^^^^^fß^^'i^^J^^^^^^^ mechanischen Schwingung bei
'|^^ eine nahezu
Amplitude) bei Frequenzen andererseits erhält, triezentrum hin, d. h. zum geschlossenen Ende der Weiterhin ist es gemäß A b b. 4 möglich, an Stelle
Topfmagnete bzw. ihrer Luftspalte L1, L1 hin, lang- zweier Topfmagnete nur einen Topfmagnet 23 zu versamer
zunimmt als in der entgegengesetzten Richtung. io wenden und in diesem zwei Schwingspulen hinter-M
it anderen Worten wird, wenn man vom Aus- einander anzuordnen, wie es in A b b. 4 angedeutet ist.
führungsbeispicl nach A b b. 1 ausgeht und annimmt, Die Pfeile geben die Richtungen an, in der die beiden
daß die beiden Schwingspulen 5, 6 nach rechts aus- Spulen durch den Gleichstrom abgelenkt werden,
gelenkt werden, die auf die rechte Schwingspule aus- Dieses Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, daß
geübte, aus Magnetfeld und Gleichstrom resultierende 15 es billigere und kompaktere Lautsprechersysteme und
Kraft verkleinert, während die auf die linke Schwing- trotzdem eine elektromagnetische Zentrierung erspule
ausgeübte Kraft vergrößert wird. Durch die sich möglicht.
ergebende Differenz dieser beiden Kräfte wird das Schließlich ist es auch möglich, die Zentrier-
Spulenpaar in die Mittellage zurückgezogen. vorrichtung von der Schwingspule für die Nieder-
Bei der obigen Betrachtung war vorausgesetzt, daß ao frequenz vollkommen zu trennen. Eine derartige Andie
beiden Spulen lediglich vom Gleichstrom durch- Ordnung ist schematisch in A b b. 6 dargestellt, wobei
flössen sind. Es sei jetzt weiter angenommen, daß mit die Pfeile wiederum die Richtungen bezeichnen, in die
Hufe der in A b b. 3 dargestellten Schaltungsanordnung · die einzelnen Spulen durch den Gleichstrom ausgelenkt
die Niederfrequenz im Gegentakt eingespeist wird. werden. Eint solche Anordnung hat den besonderen
Unter »Gegentakt« wird hier gegenphasig verstanden, 35 Vorteil, daß man für die Rückführung beliebig ind.
h., der durch die eine Schwingspule fließende Gleich- homogene Magnetfelder verwenden kann, ohne dastrom
wird geschwächt, während der durch die andere durch Verzerrungen hinsichtlich der Tonübertragung
Schwingspule fließende Gleichstrom gleichzeitig ver- in Kauf nehmen zu müssen. Bei dem Ausführungsstärkt
wird bzw. umgekehrt. Da entsprechendes für die beispiel nach A b b. 6 kann vielmehr die Schwingauf
die Schwingspulen einwirkenden Kräfte gilt, 30 spule für die Niederfrequenz in einem völlig homogenen
werden somit beide Spulen bei Erregung mit Nieder- Magnetfeld angeordnet werden,
frequenz in die gleiche Richtung ausgelenkt, so daß Bei der in Abb. 5 dargestellten Schaltungsanordnung
frequenz in die gleiche Richtung ausgelenkt, so daß Bei der in Abb. 5 dargestellten Schaltungsanordnung
der Hohlkörper 7 (A b b. 1) bzw. die Membran 11 handelt es sich um eine Vereinfachung der in A b b. 3
(A b b. 2> zusammen mit den Schwingspulen im gezeigten Schaltungsanordnung. Die mit EU1 und ΑΧΛ
Rhythmus der Niederfrequenz hin- und hergezwungen 35 bezeichneten Anschlüsse sind entsprechend mit den
wird. Unabhängig davon werden die Schwingspuien Anschlüssen £,,2 und Λ,,^der in den Abb. 1.2,4 und 6
durch die auf Grund der Auslenkung bewirkten dargestellten Ausführungsbeispiele zu verbtnden.Hier-Rückstellkräfte
wieder in die Mittellage zurück- bei ist, wie Abb 5 zeigt, gegenüber der Schaltungsgeführt.
anordnung nach Abb 3 eine Umpolung notwendig,
Es ist offenbar, daß die Erfindung nicht auf die 4° da der Gleichstrom hintereinander durch die Spulen
beschriebenen Ausführungsbeispiele der A b b. 1 bis 3 fließt.
beschränkt ist, sondern daß eine Vielzahl von Ab- Bei Verwendung von einem npn-Transistor 24 und
Wandlungen möglich ist. Während beispielsweise beim einem pnp-Transistor 25 ergibt sich die Möglichkeit,
Ausführungsbeispiel nach A b b. 1 durch geeignete die Schaltung gleichphasig durch den Niederfrequenz-Wahl
des Magnetfeldes des Wicklungssinnes in den 45 strom anzusteuern Hierzu ist die Verwendung zweier
Schwingspuien. der Wicklungsdichte der Spulen und Batterien B1 und Bx erforderlich. Der zusätzliche
der Richtung des durch die Schwingspulen fließenden Vorteil in dieser Schaltungsanordnung besteht darin.
Gleichstroms erreicht werden muß, daß die rechte d_ß bei der Auslenkung der Sdrswrgspufco die in ihnen
Schwingspule durch den Giekhstroir nach rechts, die induzierten Spannungen (Lenzsche Regel) im Stromlinke
Schwingspule nach links ausgelenkt wird, muß 50 zweig 26 gegenphasig sind. Hierdurch wird eine wesentdurch
geeignete Wahl der genannten Parameter beim lieh bessere Anpassung an die Niederfrcquenzqueile
Ausführungsbeispiel nach A b b. 2 dafür gesorgt ermöglicht, da sich die Eingangsiir.pcdanz von Λ
werden, daß die rechte Schwingspule durch den nach E2 der Spulenanordnung, die normalerweise auf
Gleichstrom nach links und die linke Schwingspule Grund der durch die Bewegung der Serminespulen
nach rechts ausgelenkt wird, da bei diesem Aas- 55 induzierten Gegen-EMK relativ große Schwankungen
f ührungsbeispiel die Topfmagnete nach der entgegen- erfährt (etwa bis 1:20). bei dieser Schaltunrsanordgesetzten
Seite geöffnet sind. Es lassen sich jedoch nung fast vollkommen linear verhält.
auch Schwingspulen-Permanentmagnet-Anordnungen In Abb.7 ist schließlich die Abhängigkeit äsr
auch Schwingspulen-Permanentmagnet-Anordnungen In Abb.7 ist schließlich die Abhängigkeit äsr
schaffen, bei denen die bet einer Auslenkung auf- Schwingungsamplitude von der Frequenz dargestellt,
,tretende Differenz der Rückstellkräfte nicht durch die 60 pie Kurve 26 ist für einen herkömmlichen efektroverschiedenartige
Inhomogenität der Topfmagnete dynamischen Lautsprecher charakteristisch während
nach Innen bzw. nach Außen hin bedingt ist. Beispiels- die Kurve 2» das Verhalten eines erfindunesecTiäBen
weise könnte die verschiedenartige Inhomogenität Lautspreehsrs zeigi. Wegen des Fehlens der^furch das
durch eine geeignete Variation der Spaltbreite der System Masse/Feder bedingten mechanisch-n Eisen-Magnete,
durch eine ungleichförmige Wicklung der 65 frequenz /0 (Kurve 27) ist die Amplitude bsi den er-Schwingspuien
oder durch eine geeignete Ausbildung findungsgemäßen Lautsprechern selbst bei den tiefsten
der Polflächen an den Enden erreicht oder verbessert -Frequenzen außerordentlich groß. Die Beziehung
werden. Man wird jeweils eine solche Form wählen. Amplitude gleich elektrische Energie dividiert durch
I 815
das Produkt aus der Masse und dem Quadrat der
Kreisfrequenz [A --- Λί'Λ ist nahezu ideal erfüllt.
Die crfindungsgetnäßc Ausgestaltung des elcktromechanisch-akustischen-Wandlers läßt vollkommen S
neue Körperformen fur die Membranen zu. Wie die
A b b. t und 2 zeigen, kann die Membran auf vielfältige Weise in Schwingungen versetzt werden, so daß
das Problem ihrer Einspannung keine Rolle mehr spielt.
Insbesondere ist es nicht mehr notwendig, Konusmembranen zu verwenden, so daß die durch diese auferlegten Beschränkungen, insbesondere hinsichtlich
lter Schallbündelung, beseitigt sind.
Der eriindungsgemäße Wandler läßt sich nicht nur
in Lautsprechersystemen, sondern auch überall dort verwenden, wo an die Qualität des Wandlers hohe Anforderungen gestellt werden.
Claims (16)
1. Elektrodynamisches Wandlersystem, dadurch gekennzeichnet, da? die Ruhelage der Membran mit Hiife zweier mechanisch
gekoppelter Spulen durch elektromagnetische Kräfte festgelegt ist.
2. Wiindlersystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Rückführung der Membran
in die Ruhelage eine Spulen-Permanenimagnet-Anordns;ng{l. la) vorgesehen ist und daß die
Richtung der Rückstellkraft durch die Richtung eines durch die Spulen fließenden konstanten
Gleichst rums sowie eine Inhomogenität des Magnetfeldes und oder eine ungleichförmige Wicklungsdichtc der Spulen festgelegt ist.
3. Wandfersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei die gleiche Achse auf- 3s
weisende, in Topfmagnelen angeordnete Spulen (5. 6 bzw. 12. 13) vorgesehen sind und daß die auf
die Spulen ausgeübten elektromagnetischen Kräfte
in der Ruhelage entgegengesetzt gerichtet und
gleich groß, in allen anderen Stellungen der Spulen *e
enlgcgeng£setzi gerichtet, aber auf Grund der inhomogenen Feldverteilung in den Topfmagneten
verschieden groß sind.
4. Wandlersystem nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Topfmagnete beide nach
außen oder beide nach innen geöffnet sind.
5. Wandlersystem nach Anspruch 4. dadu.ch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen bei gleicher
P olung der Topf magnete und gleichem1 Wicklungs-
«nn in eriigegengesefzter Richtung rom Gleich- 5*
strom durchflössen sind.
6. Wandlersystcm nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier
«ach außen offener Topfmagneie (I, Ιο) die Richtune des durch die Spulen fließenden Gleichstroms
derart gewählt ist. daß beide Spulen durch die vom Gleichstrom entwickelten Kräfte nach außen abgelenkt werden.
7. Wandlersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier 6Ό
nach innen offener Topf magnete (8,9) die Richtung
des durch die Spulen fließenden Gleichstroms derart gewählt ist, daß beide pillen durch die vom
Gleichstrom entwickelten Kräfte nach innen abgelenkt werden.
i>. Wandlersystem nach einem der Ansprüche 1
bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spulen ' im Luftspalt eines und desselben Topfmagnets (23)
schwingen.
9. Wandlersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß mit der Membran gelrennt von der elektromagnetischen Zentriervorrichtung eine im Feld eines Topfmagncls
bewegbare Schwingspule für den Niederfrcuenzstrom vorgesehen ist (A b b 6).
10. Wandlersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzstrom derart dem durch die beiden Spulen
fließenden Gleichstrom überlagert ist. daß die den Spulen durch den Niederfrequenzstrom aufgeprägten Kräfte gleichgerichtet sind.
11. Wandlersystem nach Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Spulen-Permanenimagnet-Anordnung von einem mit der
Spule starr verbundenen Hohlkörper (7) umgeben ist. der die Lautsprechermembran trägt oder ist.
12. Wandlersystem nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Membran an der die beiden
Spulen verbindenden Einrichtung (1$. 17) befestigt ist.
13. Wandlersystem nach Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Spulen
je eine Schallungsanordnung mit je einer Batterie
angeschlossen ist und daß die Niederfrequenzströme beiden Schaltungsanordnungen im Gegenfakt zugeführt werden.
14. Wandlersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß die einen
Enden (E1, Ez) der Spulen an den negativen Pol
einer Batterie, die beiden anderen Enden (A1, At)
an die Kollektoren von Transistoren (20.21) angeschlossen sind, deren Emitter am positiven Pol
der Batterie liegen und zwischen deren Basiselektroden die Sekundärwicklung eines Transformators (22) liegt, über den der Niederfrequenzslrom eingespeist wird.
15. Wandlersystem nach einem der Ansprüche '.
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die freien
,Enden (A1. At) der hintereinandergeschalteien
-Spulen über entgegengesetzt gepolle Batterien (B1. BJ und über die Erhiffer-Koliektor-Strecken
je eines pnp- und npn-Transistors (24,25) miteinander verbunden sind und daß die Einspeisung
der Niederfrequenz durch Ansteuerung der Basiselektroden der Transistoren im Gleichtakt erfolgt.
16. Wandlersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete mittels
Zentrierachsen (2,2ä) gehaltert sind und daß die
Zentrierachsen mittels am Hohlkörper befestigten, bei Bewegungen der Zentrierachsen in deren Längsrichtung abrollenden Gummistrümpfen mit Gleitiiiz im Hohlkörper gelagert sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -
109(508/239
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